DS1620實(shí)現高分辨率溫度測量

DS1620是DALLAS半導體公司的溫度傳感器家庭成員之一，是新型數字式溫度傳感器。其測溫范圍寬（-55℃～+125℃），感應能力精確，不需A/D轉換電路，直接將溫度值轉換成數字量。其外圍電路簡(jiǎn)單，可以不需要PC機和單片機等的支持，獨立進(jìn)行工作?？蓮V泛應用于溫度控制，溫度測量，工作系統及任何熱敏感系統中。

DS1620為8引腳DIP或SOIC封裝，其引腳符號及功能見(jiàn)表1。

表1

測溫原理

DS1620通過(guò)專(zhuān)有的片載溫度測量技術(shù)進(jìn)行溫度測量。其測溫原理如圖1所示。

計數器和溫度寄存器預選設置為-55℃的基值，計數器對流經(jīng)低溫系數振蕩器的脈沖進(jìn)行計數，計數脈沖的周期由高溫系數振蕩器決定。如果計數器在高溫系數振蕩器發(fā)出結束信號之前到達0，則溫度寄存器開(kāi)始增值，表示溫度值在-55℃之上。同時(shí)，計數器預設一個(gè)數值，此數值由非線(xiàn)性補償累加器決定，以補償振蕩器測溫過(guò)程中的拋物線(xiàn)性，即非線(xiàn)性。然后計數器重復進(jìn)行計數。如此循環(huán)，最終溫度寄存器中的數字量即為所測溫度值。

溫度值的換算在DS1620內部進(jìn)行，分辨率為0.5℃。DS1620的溫度值以1/2℃LSB（最低有效位）表示，9位數據格式如下：（T=25.5℃）

非線(xiàn)性補償累加器的作用為補償測溫振蕩器的非線(xiàn)性誤差，改變每℃增值的計數器數值。若得知計數器中的數值和在補測溫度下每℃的計數（非線(xiàn)性補償累加器中的值），便可以實(shí)現高分辨率溫度測量。

DS1620在正常測溫情況下分辨率為0.5℃，根據其測溫工作原理，可以將其分辨率提高到0.1℃～0.05℃，以適應需要精確溫度值的工業(yè)測量及控制系統。

大多數Dallas數字式溫度傳感器都能通過(guò)將最低有效位（LSB）置位或清零，以確保0.5℃的分辨率。傳感的誤差范圍由不同數值的LSB數字化決定。例如25℃至26℃之間的溫度值可參考表2。

表2

由表可知，對于每一次讀入的溫度值，都以1/2LSB為單位進(jìn)行四舍五入計算，DS1620的1/2LSB為0.25℃，它在進(jìn)行高分辨率測量的計算中必須考慮在內。

DS1620讀進(jìn)的原始數據為9位，對所讀數據減去最低有效位，使可得到高分辨率值。計算過(guò)程為：將讀入的溫度可存器二進(jìn)制數字量轉化成帶符號整數，即temp read；然后對DS1620執行特定的控制指令，使可得到保留在計數器中的數值，即轉換停止后的計數器保留數cont remain：以另一特定控制指令或指令集讀出非線(xiàn)性累加器中的數值，即在此溫度下每℃的計數值count per degree，得知這些參數后，通過(guò)如下公式：

實(shí)際值=temp read 1/2LSB+(count per degree count remain)/count per degree

實(shí)際的精確溫度值便可計算出來(lái)，分辨率高達0.1℃。

DS1620的工作方式及狀態(tài)檢測位由設置寄存器決定，在進(jìn)行溫度轉換之前首先要對其初始化，由PC機或單片機設定設置寄存器的相應位。設置寄存器格式如下：

DONE（D7）位為1時(shí)表示溫度轉換已經(jīng)完成，為0時(shí)表示轉換正在進(jìn)行。注意此位只在單次轉換方式時(shí)有效。

THF（D6）TLF（D5）位分別為高于高溫極限值或低于低溫極限值時(shí)置位。

ISHOT（D0）位為1時(shí)表示以溫度單次轉換方式運行，為0時(shí)表示連續方式。

CPU（D1）位為1時(shí)表示DS1620以3線(xiàn)串行接口與PC機或單片機通信，為0時(shí)表示獨立工作方式。

*表示無(wú)關(guān)位。

在DS1620以CPU方式工作時(shí)，PC機或單片機的程序流程如圖2所示。

在實(shí)現過(guò)程中注意下面問(wèn)題：

1.實(shí)現過(guò)程中必須用到兩條特殊指令：讀計數器指令（A0H）和裝載計數器指令（41H），這兩條指令在DS1620使用手冊上查不到。前一條指令的作用為讀出計數器中的數值，后一條指令的作用為將非線(xiàn)性累加器中的數值裝入計數器。

2.在數據傳輸過(guò)程中，DQ線(xiàn)上數據的傳輸順序為L(cháng)SB（最低有效位）在先，MSB（最高有效位）在最后。例如設置寄存器狀態(tài)字節的傳送，第一位ISHOT位（D0），其次為CPU位（D1），依次下去，第八位為DONE位（D7）。

3.從DQ引腳上讀取數據時(shí)，設置寄存器的狀態(tài)為8位數據，而溫度數據為9位，這在編程時(shí)要加以區別?？梢跃幾x取8位數據和9位數據的子函數分別調用，也可只編讀取9位的程序，但在判斷設置寄存器狀態(tài)時(shí)只取前8位。

4.注意在常溫下，每次寫(xiě)入DS1620存儲器都需要近10ms，所以在寫(xiě)指令之后不能立即對DS1620進(jìn)行讀寫(xiě)訪(fǎng)問(wèn)，通常加10ms的延時(shí)。

5.DS1620是以STOP（RST=0）作為一次數據通信的結束。因此在每次設置操作結束或讀取8位溫度數據后，都要將RST引腳復位為低電平，然后置為高電平重新開(kāi)始工作。

6.以在溫度單次轉換方式工作時(shí)，每次轉換完成并讀取溫度值之后，都要重新發(fā)送開(kāi)始溫度轉換指令（EE H）。而在連續轉換方式只需開(kāi)始發(fā)送轉換指令,DS1620會(huì )在一次溫度轉換完成后，繼續進(jìn)行一睛次轉換，時(shí)間間隔為1秒。此時(shí)停止轉換指令（22H）將暫停溫度轉換，開(kāi)始轉換指令會(huì )重新開(kāi)始轉換。